В. Искусственная оптическая анизотропия

Существуют различ­ные способы получения искусственной оп­тической анизотропии, т. е. сообщения оп­тической анизотропии естественно изо­тропным веществам.

Оптически изотропные вещества ста­новятся оптически анизотропными под действием:

1) одностороннего сжатия или растяжения (кристаллы кубической систе­мы, стекла и др.) –стеклянная пластинка приобретает свойства одноосного кристалла, оптическая ось которого совпадает с направлением сжатия или растяжения;

2) электрического поля (эффект Керра; жидкости, аморфные те­ла, газы) – жидкий или твердый изотропный диэлектрик, помещенный в достаточно сильное электрическое поле, становится оптически анизотропным;

3) магнитного поля (эффект Коттона – Мутона; жидкости, стекла, коллоиды) - оптической осью явл. направление магнитного поля. Закономерности эффектов 2) и 3) во многом сходны.

В перечисленных слу­чаях вещество приобретает свойства од­ноосного кристалла, оптическая ось кото­рого совпадает с направлением деформа­ции, электрического или магнитного полей соответственно указанным выше воздей­ствиям.

Мерой возникающей оптической ани­зотропии служит разность показателей преломления обыкновенного и необыкно­венного лучей в направлении, перпендику­лярном оптической оси:

в случае деформации: ;

в случае электрического поля: ;

в случае магнитного поля:

' где — постоянные, характеризую­щие вещество, — нормальное напряже­ние, Е и Н— соответственно напряженность электрического и магнит­ного полей.

однотипны).Ячейка Керра — кю­вета с жидкостью (например, нитробензолом), в которую введены пластины конденсатора, помещается между скрещен­ными поляризатором Р и анализатором А. При отсутствии электрического поля свет через систему не проходит. При наложе­нии электрического поля жидкость стано­вится двоякопреломляющей; при измене­нии разности потенциалов между электро­дами меняется степень анизотропии ве­щества (и интенсивность света прошедшего через анализатор).

На рис. приведена установка для наблюдения эффекта Керра в жидкостях (установки для изучения рассмотренных явлений

 

На пути l между обыкновенным и необыкно­венным лучами возникает оптическая раз­ность хода

Или разность фаз ,

где В- характерная для вещества величина, называемая постоянной Керра.

Эффект Керра: оптическая анизот­ропия веществ под действием электриче­ского поля — объясняется различной поляризуемостью молекул жидкости по раз­ным направлениям. Это явление практиче­ски безынерционно, т. е. переход вещества из изотропного состояния в анизотропное при включении поля (и обратно) составляет приблизительно 10 ^–10 с.

Применение: ячейка Керра служит идеальным световым затвором и применяется в быстропротекающих процессах (звукозапись, воспроизводство звука, скоростная фото- и киносъемка, изучение скорости распространения света и т.д.), в оптической локации, в оптической телефонии и т. д.

Применение одностороннего сжатия или растяжения: искусственная анизотропия под дей­ствием механических воздействий позволя­ет исследовать напряжения, возникающие в прозрачных телах. В данном случае о степени деформации отдельных участков изделия (например, остаточных деформаций в стекле при закалке) судят по распре­делению в нем окраски. Так как применяе­мые обычно в технике материалы (метал­лы) непрозрачны, то исследование на­пряжений производят на прозрачных моделях, а потом делают соответствующий пересчет на проектируемую конструкцию.